Leidenschaft für Schäden

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1 agcs.momentum Ausgabe September 2014 Leidenschaft für Schäden Die Ingenieure des Allianz Zentrums für Technik (AZT) gehen Schäden gerne auf den Grund. Das kommt dem Regulierungsprozess zugute (post-loss) aber auch dem Risikomanagement (pre-loss). In seinem Bericht stellt Stefan Thumm die Arbeit des Allianz Zentrums für Technik vor. Teil I beschäftigt sich mit dem Schwerpunkt Schadenanalyse. Wie wird hier vorgegangen und warum ist es überhaupt nötig, die Ursachen von Schäden exakt zu bestimmen? Teil II, in der nächsten Ausgabe von agcs.momentum, wird dann ausführlich die Aspekte des Risikomanagements behandeln. Wer einen Fehler gemacht hat und nicht nach dessen Ursache forscht, begeht bereits einen weiteren. (frei nach Konfuzius, ca. 500 v. Chr.) Diese Jahrhunderte alte Weisheit hat auch heute nichts an Aktualität verloren. Trotz allen Fortschritts bleibt es eine Herausforderung, technische Fehler bzw. Schäden zu minimieren. Warum sind die Risiken nicht weniger geworden? Qualität ist heute eine besondere Herausforderung: In vielen Bereichen der Industrie ist ein hohes Entwicklungstempo zu beobachten: Laufend werden Anlagen und Techniken im Hinblick auf Kapazität und Wirkungsgrad optimiert. Gleichzeitig werden Entwicklungs- und Herstellungskosten gesenkt und Entwicklungs- und Produktionsprozesse globalisiert, was zu immer mehr und immer komplexeren Schnittstellen führt. Unablässig kommt eine Vielzahl neuer Technologien auf den Markt. Dabei werden die Risiken, oftmals unterschätzt - etwa, wenn bewährte und neue Technik miteinander verknüpft werden. Einsatzregime von technischen Anlagen ändern sich aufgrund von Marktbedingungen teilweise dramatisch. Das in der ersten Momentum-Ausgabe beschriebene erhöhte Schadenpotential der Dampfturbine als Folge der Energiewende ist hierfür ein eindrückliches Beispiel. Der Verlust von Know how-trägern ist bereits jetzt ein Thema bei Betreibern konventioneller Kraftwerke, da hier die Restlaufzeiten absehbar sind und das Fachpersonal rechtzeitig nach neuen Perspektiven sucht. Ehemals beherrschte Technik muss wieder neu erfunden werden, wenn altes Wissen verloren geht. Mehr als 80 Jahre im Dienst der Sicherheit Seit vielen Jahrzehnten leistet das Allianz Zentrum für Technik (AZT) objektiv und interdisziplinär Aufklärungsarbeit im Hinblick auf komplexe Risiken und Schäden in Industrieund Kraftwerksanlagen. Wie zu ihren Pionierzeiten geht es den Technikern des AZT auch heute darum, Schäden zu verstehen: Um bei der Schadenregulierung zu unterstützen, akut, aber auch Empfehlungen

2 für die Risikoreduzierung in der Zukunft abzuleiten, ja um ihre Erkenntnisse generell dafür zu nutzen, Technik sicherer und versicherbar zu machen. Das AZT (eigentlich Allianz Risk Consulting GmbH) bietet technische Unterstützung für die Risikoingenieure und Schadenregulierer der AGCS und anderer Allianz- Gesellschaften Es erhält außerdem Aufträge von externen Herstellern, Serviceunternehmen und Anlage-Betreibern. Seine Dienstleistungen reichen von technischer Schadenanalyse bis hin zur Bewertung prototypischer Risiken. Das AZT agiert als unabhängiger Dienstleister innerhalb des ARC Netzwerkes von 220 Ingenieuren. Dienstleistungen für externe Auftraggeber werden über die Allianz Risk Consulting GmbH abgewickelt. Nicht zu verwechseln ist das AZT mit der AZT Automotive GmbH, dem Auto-Kompetenzzentrum der Allianz für Automobiltechnik, Reparaturforschung, Weiterbildung und Schadenverhütung Abb. 1 verdeutlicht das Rollenverständnis des AZT innerhalb der AGCS. Mitarbeiter des AZT unterstützen ihre Kollegen bei der Schadenregulierung (post-loss) oder beim Risk Consulting (pre-loss) oder sie arbeiten direkt im Auftrag des Kunden. Traditionell liegt der Schwerpunkt ihrer Arbeit im Engineering-Bereich. Seit jüngerer Zeit berühren die Anfragen mehr und mehr auch andere Gebiete wie Liability, Property, Aviation oder Marine. Abb. 1: Rollenverständnis des AZT innerhalb der AGCS (Quelle: AZT) Mit seiner Analysearbeit geht das AZT neben technischen insbesondere auch versicherungstechnischen Fragestellungen nach. Dies erfordert hohe Fachkenntnis und Erfahrung, die Freude an Teamarbeit über die eigene Fachdisziplin hinaus und zudem ein grundlegendes Verständnis für versicherungstechnische Aspekte. Schadenanalyse In puncto Schadenanalyse reicht das Spektrum des AZT-Angebots von der einfachen Durchsicht einzelner Schadenberichte von Loss Adjustern oder Herstellern (etwa die Prüfung auf Plausibilität oder das Hinterfragen von Schlussfolgerungen) bis hin zur hauseigenen, systematischen Untersuchung. Diese umfasst in der Regel eine ganze Reihe von fest

3 definierten Schritten (s. Abb. 2) und basiert auf der VDI-Richtlinie 3822 Schadenanalyse. An der Erstellung und laufenden Aktualisierung dieses umfangreichen Richtlinienwerkes wirkten und wirken unter anderem auch Mitarbeiter des AZT mit. Abb. 2: Ablauf einer Schadenanalyse im Allianz Zentrum für Technik (Quelle: AZT) Am Beginn jeder Analyse steht die visuelle Inspektion des Schadensbildes. Es folgen zerstörende Laboruntersuchungen im Kooperationslabor mit der Gesellschaft für Werkstoffprüfung in Zorneding (GWP), anschließend die Prüfung von Berechnungen (analytisch und mittels FEM) und die Analyse von Konstruktion und Fertigung. Dann steht die Auswertung der Betriebshistorie und der Betriebsdaten an, gefolgt von zerstörungsfreien Prüfungen und gezielten Schwingungs-untersuchungen. Meist kann nach dieser Abfolge die Schadenursache ermittelt oder zumindest eingegrenzt werden. Mittels eines erprobten Netzwerks von externen Fachleuten können zudem auch seltener erforderliche Analysemethoden mit in die Untersuchung einbezogen werden, z.b. das Einscannen von Bauteilen für die weitere FEM-Berechnung (Finite Elemente Methode) oder

4 die Erstellung einer Computertomografie zur Erkennung kleinster Poren im Bauteilvolumen, die für eine Undichtigkeit verantwortlich sind. Pro Jahr führen die Ingenieure des AZT etwa 300 Schadenuntersuchungen durch. Das folgende Beispiel zeigt, welche Bedeutung die Ermittlung der Schadenursache im Einzelfall hat. Fallbeispiel: Schadenuntersuchung an Verdichterschaufeln einer Gasturbine An der ersten Laufreihe eines Gasturbinenverdichters war eine Schaufel abgerissen, was einen beträchtlichen Folgeschaden für die Beschaufelung insgesamt mit sich brachte. Bei der Befundaufnahme vor Ort ging es neben der Bestimmung der zu untersuchenden Teile und des Schadenumfangs insbesondere um die Einschätzung, wie viele der Schaufeln in reparaturfähigem Zustand waren. Die Turbine war jahrelang schadenfrei in Betrieb gewesen. Einige Zeit vor dem Abriss waren Ersatz-Schaufeln eingebaut worden, die nicht vom Originalhersteller stammten. Der Vergleich einer alten mit einer beschädigten, neuen Schaufel mittels FEM-basierter Analyse ergab, dass die beiden jeweiligen Geometrien nahezu identisch waren (siehe Abb. 2). Unterschiede waren nur an der Blattspitze zu erkennen, die aus Verformungen durch den Schaden resultierten. Somit kam der Einbau der Ersatzschaufel als Schadenursache zunächst nicht in Betracht. Auch die detaillierte Analyse der Betriebsdaten (Lastprofile, Start / Stop Profile, Prozess- Daten) brachte keine Hinweise auf die Schadenursache. Abb. 2: Differenz der Schaufelgeometrien (Quelle: AGCS) Abb. 3: Bruchausgang im REM (Quelle: AGCS)

5 Die Laboruntersuchungen der gebrochenen Schaufeln (REM, Lichtmikroskopie, EDX, Bruchzähigkeit und Duktilität) ergaben, dass die Schwingungsbrüche an der Eintrittskante von einer Lochkorrosionsmulde ausgingen (Abb. 3). Korrosion konnte dort entstehen, weil die Erosions- und Korrosionsschutzschicht an dieser Stelle abgenutzt war. Die Originalschaufeln hingegen waren aus einem korrosionsbeständigeren Material gefertigt und wiesen daher keine Schutzschicht auf. Eine weitere Auswirkung des neuen, abgeänderten Schaufeldesigns machte der Vergleich des Schwingungsverhaltens deutlich. Die rechnerische Analyse der Eigenfrequenzen mittels FEM sowie die Messung mit Beschleunigungsaufnehmern lieferten noch keine relevanten Unterschiede - erst die Messung des Dämpfungsverhaltens zeigte, dass die Ersatzschaufel nur eine halb so große Dämpfung aufwies. Das Ergebnis der Analyse: Nach Abtragung der Schutzschicht war es zu einem korrosiven Angriff, genauer zur Ausbildung von Korrosionsmulden während des Stillstands gekommen. Die betrieblichen Biegebelastungen der Schaufel, die zeitweise bei Pump- oder Ausblasvorgängen erhöht sein können, führten durch die Kerbwirkung an den Korrosionsmulden zur Anrissbildung. Durch die niedrige Dämpfung der Ersatzschaufeln waren die Amplituden und damit die Biegespannungen gegenüber dem Originaldesign deutlich erhöht, was schlussendlich zum Bruch der Schaufel führte. Eine Schadenursache im Detail zu verstehen bringt Vorteile mit sich: Reparaturen können passgenau durchgeführt werden, der Regulierungsprozess wird erleichtert, unter Umständen eröffnen sich Möglichkeiten der Regressnahme. Vor allem aber bedeutet jede Schadenursachenermittlung Lernen und Konsequenzen ziehen. In unserem Beispiel wurden für die baugleichen Schwestermaschinen angemessene Revisionsintervalle und Austauschzyklen festgelegt, wodurch sich das Risiko weiterer Schadenaufwände und Betriebsausfälle für den Betreiber deutlich reduziere Das Anliegen des Allianz Zentrums für Technik geht aber noch weiter: Eigene Erkenntnisse werden gezielt für das Risikomanagement nutzbar gemacht, unter anderem im Rahmen der Entwicklung von Prototypen. Lesen Sie mehr zu diesem Thema in der nächsten Ausgabe von agcs.momentum. Unser Experte: Dipl.-Ing. Stefan Thumm war bei einem Kraftwerkshersteller tätig, bevor er im Jahr 2000 zur Allianz kam; er gehört zur Leitung des Allianz Zentrums für Technik, wo er unter anderem Schäden an Turbomaschinen untersucht. stefan.thumm@allianz.com